《模拟电子技术》课件

模拟电子技术

AnalogCircuits模拟电子技术resentation演示文稿常用半导体器件基本放大电路集成运算放大电路

负反馈放大电路功率放大电路波形产生电路直流稳压电源电路第1章第2章

第3章

第4章

第5章

第6章第7章模拟电子技术

Analo

g

CircuitsPresentation演示文稿模拟电子技术

Analo

g

Circuits第

1

章

常用半导体器件○

1.1

半导体基础知识○

1.2

半导体二极管

O

1.3半导体晶体管○

1.4

场效应管

O

1.5

晶闸管○

本章小结Presentation演示文稿模拟电子技术

AnalogCircuits1.1半导体基础知识Presentation演示文稿<10-⁴Q·cm常见的导体：金属、人体、大地、

石墨、酸、碱、盐水溶液等。导体是指电阻率很小且易于传导电流的物质。l导

体Conductor绝缘体可分为气态(如氢、氧、氮等)、液态(如纯水、油、漆及有机酸等)和

固态(如玻璃、陶瓷、橡胶、纸、石

英等)三类。绝缘体是指在通常情况下不传导电流的物质，又称电介质。p>10²Q·cm半导体是指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。常见的半导体材料有硅、锗、硒和一些氧化物、硫化物等，而硅更是

各种半导体材料中，在商业应用上

最具有影响力的一种。3半导体Semiconductor当最外层电子数为8个时，原子达到最稳定状态。知识补充原子最外层电子数最多为8个。氖知识补充硅和锗的最外层电子数均为4个简化表示储纯净的、具有完整晶体结构的半导体称为本征半导体。IntrinsicSemiconductor一般要求纯度为99.999999999%~

99.99999999999%。目

■

■

目

目

■

■■本征半导体的共价键结构度T=0K

时

，共价键

电

都被价诞系系束缚在共价

键中二不会成为自由

电、束缚电

征半导

体白

子

很弱，

接近绝缘体。本征半导体自由电子征

激

发能量升高，有的价本电子可以挣脱原子核的束缚，而成为本征半导体当温度升高或受到光的照射时，价电子自由电子。本征半导体

自由电子产生的同时，在其原来的共价键中就出现了一个

空位，人们称这个

空位为空穴。空穴口

自由电子本

征

激

发键中就出现了一个空位，人们称这个

空位为空穴。本征半导体自由电子产生的同时，在其原来的共价本

征

激

发电子

空穴对游离的部分自由电子也可能回到空穴

中去。复

合温度一定时，自由电子和空穴的浓度

是一定的。自由电子本征半导体空穴自由带电负子电

电

荷子空带穴正电穴

荷载

流

子流流空思考题：1、当环境温度升高时，自由电子和空

穴的浓度如何变化?2、当光照加强时，自由电子和空穴的

浓度如何变化?■在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质，可使半导体的导电性发生显

著变化。掺入杂质的本征半导体称为杂质半导

体。5杂质半导体5在本征半导体杂质半导体中掺入五价杂质元素，例如磷，砷等，称为N

型半导体。硅原子磷原子电子

空穴对多余电子施主离子电子空穴对多数载流子：自由电子自由电子少数载流子：空穴5杂质半导体N

型半导体示意图5在本征半导体杂质半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓等，称为P型半导体。硅原子硼原子电子

空穴对空穴+3受主离子电子空穴对空穴多数载流子：空穴少数载流子：自由电子P型半导体示意图杂质半导体55杂质半导体杂质半导体主要靠多数载流子导电。掺入杂质越多，多子浓度越高，导电性越强。PN结的形成PN结的单向导电性+)十PN

结合P型半导体

N型半导体一PN

结合→因多子浓度差→多子的扩散P型半导体

N型半导体多子扩散电流空间电荷区PN

结合→

因多子浓度差

→多子的扩散

→空间电荷区P

型半导体

N型半导体多子扩散电流PN结合→因多子浓度差→多子的扩散→空间电荷区→形成内电场P型半导体内电场E型半导体空间电荷区多子扩散电流PN结合→因多子浓度差→多子的扩散→空间电荷区

→形成内电场→阻止多子扩散，促使少子漂移P型半导体内电场E型半导体空间电荷区少子漂移电流多子扩散电流PN结合

→

因多子浓度差

→

多子的扩散

→

空间电荷区→形成内电场→

阻止多子扩散，促使少子漂移→扩散运动与漂移运动达到动态平衡，即形成PN结PN结少子漂移电流型半导体多子扩散电流P型半导体内电场EP型半导体空间电荷区

N型半导体十正向电流十内电场EREwPN结的单向导电性(1)加正向电压(正偏

)

电源正极接P区，负极接

N

区外电场的方向与内电场方向相反。在一定的温度下，由本征激发产生的少子浓度是

一定的，故Ir

基本上与外加反压的大小无关，所以

称为反向饱和电流。但Ir(2)加反向电压——电源正极接N

区，负极接P区外电场的方向与内电场方向相同。N十十O

Ir十+十

+

内电场E一与温度有关。

N++RP

空

间

电

荷

区十十PN

结加正向电压时，具有较大的正向扩散电流，呈现低电阻，PN

结导通；PN

结加反向电压时，具有很小的反向漂移电流，呈现高电阻，PN

结截止。由此可以得出结论：PN

结具有单向导

电性。模拟电子技术

Analo

g

Circuits1.2半导体二极管主要要求：□

掌握二极管电路的理想模型分析法和恒压降模型分析法。了解图解分析法和微变等效电路分析法。了解二极管的一般应用。重点：二极管理想模型和恒压降模型的含义及其应用E)XITesentatlon演示文稿1

二极管的结构及符号将PN

结封装，引出两个电极，就构成了二极管。二极管符号：阳极

阴极制造材料二极管

二极管稳压

发光大功率

二极管小功率

二极管演示文稿Presentation锗

二硅极

管二PN

结面积小，结电容小，适用于高频

(几百兆赫兹)电

路，但是不能通过

很大的电流。外壳/

N

型

锗常用于高频检波、脉冲

电路和小电流整流。1

二极管的结构及符号按照结构形式不同，可分为：(1)点接触型二极管金属触丝负极

引线文

稿sentation=正极

引线演

示1

二极管的结构及符号(2)面接触型二极管正

极引

线PN

结面积大，结电容大，铝

合

金

小

球只适用于较低频率的电路，但是能通过较大的正向电

流。常用于工频大电流整流电路N型

硅底

座负

极引

线演示文稿Presentation正

极引

线SiO2P

型

硅N

型硅1

二极管的结构及符号流大。常用于集成电路

制造工艺中。PN

结面积可大可小，小的工作频率高，大的工作电(3)平面型二极管负

极引

线Presentation演示文稿材料开启电压导通电压反向饱和电流硅Si0.5V0.6~0.8V1μA以下锗

G

e0.2V0.2~0.3V几十

EXIT2

二极管的伏安特性Li=Is(e-1)

(常

温

下UT=26mV二极管的电流与其端电压的关系称为伏安特性。温度的电压当量温度越高，UT

越大。Is0反向饱

和电流击穿

电压UBR)i=f(u)死区

电压resentation演示文稿2

二极管的伏安特性正向特性为

U指数曲线

i=I(er-1)击穿电压若正向电压u>>U,Is(BR)0

Uon

若反向电压u>>U,反向特性为横轴的平行线电击穿

可逆热击穿

不可逆L则i≈Ie则i≈-Is

演示文稿Presentation击穿增大1倍/10℃下降约2mv/1℃T(℃)

个→在电流不变情况下管压降u→反向饱和电流Is个，UBR)JT(℃)

个→正向特性左移，反向特性下移EXIT2

二极管的伏安特性温度对特性的影响Presentation演示文稿2

二极管的伏安特性模型?(2)串联电压源模型二极管的模型(1)理想二极管模型正偏反偏如何选择esentation导通导通演示文稿理想模型和恒压降模型应用举例例1:二极管电路如下图所示，设二极管为理想二极管，判断图中的二极管是导通还是截止，并求出uo。resentatlon根据二极管的开路电压判定二极管是导通还是截止VD1的开路电压Uca=-3V

VD2的开路电压Uba=6M2

二极管的伏安特性演示文稿2

二极管的伏安特性例2:电路如图(a)

所示，输

入电压波形如右图所示，

设二极管为理想二极管，

试绘出输出电压uo的波形。演示文稿Presentation二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。超过该值，可导致热损坏。(

2)最高反向工作电压URM二极管长期运行时，允许的最高反向工作电3

二极管的主要参数(1)最大整流电流IF瞬时值(BR)2压。手册上：ITRM平均值演示文稿PresentationEXIT硅管的反向电流较小，锗管的反向电流要比硅管大几十到几百倍。(4)最高工作频率fm二极管工作的上限频率，与Cj有关。3

二极管的主要参数(3)反向电流IR指二极管加最大反向工作电压URM

时的反向电流。反向电流越小，管子的单向导电性越好。演示文稿esentatlonEXIT4

特殊二极管(1)稳压二极管

蓄稳屈锋单度沙则疫围芽后程趋铸笔流疮催命法基本

而损坏，因而稳压管电路必雷有限制稳压管电流的限流电阻。Dz符号：阴极

阳极RIz限流VDz电阻EXIT十U₁0演示文稿Presentation(1)稳压二极管主要参数：稳定电压Uz稳压二极管工作在反向击穿区时的电压值。这个数值随工作电流和温度的不同略有改变，即使

同一型号的稳压二极管，稳定电压值也有一定的分散性，例如：2CW11的稳压值是3.2伏到4.5伏，意思

是其中某一只管子的稳压值可能是3.5伏，另一只管

子则可能是4.2伏。4

特殊二极管4

特殊二极管(1)稳压二极管主要参数：费

稳定电流Iz工作电压等于稳定电压时的反向电流。最小稳定电流Izmin是稳压二极管工作于稳定电压时

所需的最小反向电流。最大稳定电流Izmax是稳压二极管允许通过的最大反

向电流。4

特殊二极管(1)稳压二极管主要参数：兼

最大耗散功耗Pzm

Pm=UzIzma动念电阻rz值很小，约为几Ω到几十Ω。rz越小，反向击穿特性越陡，稳压性能就越好。温度每增加1时，稳定电压的相对变化量。在稳压管中，当

|vz|>7V时

，Vz

具有正温度系数，

反向击穿是雪崩击穿。当

|vz|<4V时

，VZ具有负温度系数，反向击穿是齐纳击穿。当4V<|vz|<7V时，稳压管可以获得接近零的温度系数，这样的稳压二极管可以作为标准稳压管使用。4

特殊二极管(1)稳压二极管费

电压温度系数CT

(%/℃)C₁=AUzIA₂×100%主要参数：当R一定设U使输入电压增量的绝大部分都降落在电阻R

上当U₁一定UR=是用电负载z+I)RR称为限流电胆

Si输入电压U₁必频大于击穿电压up/V【例1】(2)发光二极管

LightEmittingDiode简称LED,

是一种通以正向电流就会发光的二极管。它用某些自由电子和空穴复合时就会产生光辐射的

半导体材料制成，采用不同的材料可发出红、橙、

黄、绿、蓝色光。发光二极管的伏安特性与普通二极管相似，不过它

的正向导通电压大于1V符号：4

特殊二极管(2)发光二极管发光的亮度随通过的正向电流增大而增强，工作电发光二极管的反向击穿电压一般大于5V,

为使器件可靠工作，应使其工作电压在5V

以下。流为几毫安到几十毫安，典型工作电流为10mA

左右。限流电阻4

特殊二极管(2)发光二极管根据发光类型可分为普通单色发光二极管、高亮度

发光二极管、变色发光二极管、闪烁发光二极管、

电压控制型发光二极管、红外发光二极管等。4

特殊二极管4

特殊二极管(3)光电二极管使用时工作在反向偏置状态。在光的照射下，反

向电流随光照强度的增加而上升(这是的反向电流叫光电流)。光电流与入射光的波长有关。在无光照射下，光电二极管的伏安特性和普通二极管一样，此时的反向电流叫暗电流，一般在几微安，甚至更

小。符号：I/μA12-8

-4反向电流与光照度E成正比关系光电二极管的PN

结特性曲线二极管型光电耦合器E=200lxE=400lx=50二极管的符号二极管的特性二极管的

主要参数二极管的检测半导体器件的

命名方式二极管半导体器件的命名方式第

一

部

分

第

二

部

分

第三部分

第四部分

第五部分数字字母字母(汉拼)

数字字母(汉拼)电极数

材料和极性器件类型

序号

规格号2-二极管3-三极管A—

锗材料N

型

B—

锗材料P型

C—

硅材料N

型

D—

硅材料P

型A—锗材料PNPB—锗材料NPNC—硅材料PNPD—硅材料NPNP—

普通管W—稳压管Z—

整流管K—

开关管U—光电管X—

低频小功率管G—

高频小功率管D—

低频大功率管A—

高频大功率管例：2CP2AP2CZ2CW普通硅二极管

普通锗二极管

硅整流二极管

硅稳压二极管二极管的符号二极管的一般符号发光二极管光电二极管变容二极管隧道二极管磁敏二极管稳压二极管温度效应二极管双向击穿二极管双向二极管交流开关二极管体效应二极管二极管的识别和检测1.

目测判别极性2.用万用表检测二极管(1)用指针式万用表检测。(2)用数字式万用表检测。1.

目测判别极性十

十触丝

半导体片十在

R×100

或R×1k挡测量正反向电阻各测量一次，测量时手不要接触引脚。一般硅管正向电阻为几千欧，锗

管正向电阻为几百欧；反向电阻为

几百千欧。正反向电阻相差不大为劣质管。正反向电阻都是无穷大或零则

二极管内部断路或短路。2.用万用表检测二极管(1)用指针式万用表检测红表笔是(表内电源)负极，

黑表笔是(表内电源)正极。(2)用数字式万用表检测红表笔是(表内电源)正极，

黑表笔是(表内电源)负极。在

挡进行测量，当PN

结完

好且正偏时，显示值为PN

结两端

的正向压降(V)。反偏时，显示。

。1.3半导体晶体管半导体晶体管工作时，多数载流子和少数载流子都参与运行，因此，还被称为

双极型晶体管(Bipolar

Junction

Transistor,

简称BJT)。BJT是由两个PN结组成的。Ob三极管的结构特点：(1)发射区的掺杂浓度>>集电区掺杂浓度。(2)基区要制造得很薄且浓度很低。(3)集电区面积大。1.BJT

的

结

构NPN型

PNP型b符号：e°

/°

c发射结集电结N

P

N发射区基区集电区发射结集电结P

N

P发射区

基区集电区be

°

/°

cO

基极

基

极_o

C

e

O

集电极发射极e

O发射极o

C_集电极90三极管在工作时要加上适当的直流偏

置电压。若在放大工作状态：

发射结正偏：由VBB保证集电结反偏：由Vcc、VBB保证Ucb=UCE-UBE

>0十UCB+bRb

UBEVBBBJT的内部工作原理

(NPN

管)Cc区b区RcVcc共发射极接法NPNe

区eUcE十2.

电流放大作用三个电极上的电流关系：

Ip=Ic+IpIc=βIp+Icpo≈βIp3.BJT的特性曲线(共发射极(1)输入特性曲线ip=f(u

BE

ip(uA)接法)UCE=constipO十

UBEOTU

CE80CE=0V40U

CE.8>1V>uBE(V)O

O0.20.40.60(1)ucE=0V时，相当于(2)当ucp=1V时，集合减少，在同一upE(3)ucE≥1V再增加时，硅0.5V死区电压锗0.1V导通压降锗0.3V硅0.7Vic(mA)——Ip=100uA—Ip=80uA—IB=60uA—Ip=40uA_Ip=20uAIp=0uCE(V)(2)输出特性曲线ic=f(ucE)ip=const现以ig=60uA一条加以说明。(1)当uce=0V时，因集电极无收集作用，ic=0。(2)uCE

个→Ic个。(

3

)

当ucE>1V

后，收集电子的能力足够强。这时，发射到基区的电

子都被集电极收集，形

成ic。所以uce再增加，

ic基本保持不变。同理，可作出ip=其他值的曲线。3.输出特性曲线可以分为三个区域：饱和区——ic受ucE显著控制的区域，该区域内ucE<0.7V。此时发射结正偏，集电结也正偏。截止区——ic接近零的区域，相当ig=0的曲线的下方。

此时，发射结反偏，集电结反偏。

Ib=80uA

Ib=60uA

Ip=40uA

IB=20uAIp=0>uCE(V)饱和区放大区

曲线基本平行等

距。此时，发

射结正偏，集电

结反偏。该区中有：△c=β△B^ic(mA)

放大区

-Ib=100uA截止区BJT

的偏置方式小结：①发射结正偏、集电结反偏，BJT

处于放大状态②发射结反偏、集电

结正偏，BJT

处于反向应

用

状

态，(一般不宜反向应用)③二个PN

结均正偏，晶体管处于饱和状态④二个PN

结均反偏，晶体管处于截止状态c集电极

c集电极N

集电结N+

发射结o

e发射极P

集电结P+

发射结e发射极O-b基极O-b基极4.BJT的主要参数1)电流放大系数(V)(2)共基极电流放大系数：a=

△ic

△iα=2

)

极

间

反

向

电

流(1)集电极基极间反向饱和电流ICBo发射极开路时，在其集电结上加反向电压，得到反向电

流

。

它实际上就是一个PN结的反向电流。其大小与温度有关。锗管：IcBo为微安数量级，硅管：IcBo为纳安数量级。(2)集电极发射极间的穿透电流IcEO基极开路时，集电极到发射极间的电流——穿透电流。其大小与温度有关。IcEo=(1+β)IcBICEOIcBObeC3)极限参数(1)集电极最大允许电流Icm1.增加时，β要下降。当β值下降到线性放大区β值的

70%时，所对应的集电极电流称为集电极最大允许电ic(mA)-Ib=100uA—IB=80uAIB=60uA

—Ip=40uAB

=

20uAIp=0-"CE(V)流

Icm。(2)集电极最大允许功率损耗P

CM集电极电流通过集

电结时所产生的功耗，Pc=IcUcE<PcmPCM(3)反向击穿电压BJT有两个PN结，其反向击穿电压有以下几种：①U(BR)EBo——集电极开路时，发射极与基极之间允许的最大反向电压。其值一般几伏～十几伏。②U(

BR)CBO——发射极开路时，集电极与基极之间允许的最大

反向电压。其值一般为几十伏～几百伏。③U(BR)CEo——基极开路时，集电极与发射极之间U(BR)CBO允许的最大反向电压。在实际使用时，还有U(BR)EBOU(BR)CER、

U(BR)CES等击穿电压。U(BR)CEO发射结导通压降Up硅管0.7V锗管0.3V饱和压降UCES

硅管0.3V锗管0.1VBJT的直流

模型放大状态截止状态饱和状态IpbUpO

eIc0

CβICeUpo

eCUCESb半导体三极管的型号国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：3DG110B

用字母表示同一型号中的不同规格

用字母表示器件的种类

用字母表示材料三极管第二位：A

锗PNP管、B

锗NPN管、C硅PNP管、D

硅NPN管第三位：X低频小功率管、D低频大功率管、G

高频小功率管、A

高频大功率管、K

开关管

用数字表示同种器件型号的序号半导体器件的

三极管的外型三极管的常用

主要参数三极管的检测三极管三极管的特性半导体器件的命名方式分

第

二

部

分字母材料和极性A—锗材料N型

B—

锗材料P

型

C—

硅材料N型

D—硅材料P型A—锗材料PNP

B—

锗材料NPNC—硅材料PNPD—

硅材料

NPN第

三

部

分

第

四

部字母(汉拼)

数字器件类型

序号P—

普通管W—

稳压管K一开关管Z—

整流管U—

光电管X—

低频小功率管

G—高频小功率管

D—

低频大功率管

A—

高频大功率管3AX313DG12B3DD6PNP

低频小功率锗三极管NPN

高频小功率硅三极管

NPN

低频大功率硅三极管3CG3AD

3DKPNP高频小功率硅三极管

PNP

低频大功率锗三极管NPN

硅开关三极管第

一

部数字电极数2-二极管3-三极管例：分

第

五

部

分字母(汉拼)规格号三极管的识别和检测1.三极管极性的判别(1)目测判别极性(2)用指针式万用表判别极性2.三极管性能的检测用万用表的

h

挡检测β值放大

穿透电流的检测反向击穿电压的检测且测判别三极管极性EBC口

口B基极B的判断：当黑

(

红

)表笔接触某一极，红

(

黑

)表笔分别接触

另两个极时，万用表指示为低阻，则该极为基极，该管为

NPN

(PNP)

。C、E

极的判断：基极确定后，比较B

与另外两个极间的正向电阻，较红表笔是(表内电源)负极

黑表笔是(表内电源)正极在R×100或R×1k

挡测量

测量时手不要接触引脚用指针式万用表判断三极管极性大者为发射极E,

较小者为集电极C。用万用表的

hr

挡检测β值1.若有ADJ挡，先置于ADJ挡进行调零。

2.拨到hr

挡。3.将被测晶体管的C、B、E三个引脚分别插入相应的

插孔中(TO-3

封装的大功率管，可将其3个电极接出

3根引线，再插入插孔)。4.从表头或显示屏读出该管的电流放大系数β。1.4场效应管BJT工作时，多数载流子和少数载流子都参与运行，所以

被称为双极型器件。场效应管(Field

Effect

Transistor简称FET)工作时，只有一种

载流子(多子)参与导电，因此它是单极型器件。FET因其制造工艺简单，功耗小，温度特性好，输入电阻极高等优点，得到了广泛应用。绝缘栅场效应管FET

分类：结型场效应管增强型耗尽型ʃ

N

沟道

P

沟道ʃN

沟道P

沟道JN沟道

P

沟道1.N沟道增强型MOS管(1)结构4个电极：漏极D,源极S,

栅极G和衬底B。符号：绝缘栅场效应三极管绝缘栅型场效应管(Metal

Oxide

Semiconductor

FET),简称MOSFET。分为：增强型

→N

沟道、P

沟道

耗尽型

→N

沟道、P

沟道P衬

底d衬底b源

极

栅

极

漏极dO

d。bN+N+gOS2)工作原理

①栅源电压ucs的控制作用定义：开启电压(Ur)——

刚刚产生沟道所需的

栅源电压Ugs。N沟道增强型MOS

管的基本特性：Ugs<U,

管子截止，UGs>UT,

管子导通。ucs越大，沟道越宽，在相同的漏源电压ups作

用下，漏极电流Ip越大。②漏源电压ups对漏极电流ia的控制作用当ugs>U,

且固定为某一值时，来分析漏源电

压Vps对漏极电流/的影响。

(

设U-=2V,Ugs=4V)(a)ua=0时

，i=0。(b)uas个→ia个；(c)

当uds增加到使uga=U

时，沟道靠漏区夹断，称为预夹断。(d)ua

再增加，i.

基本不变。四个区：(a)

可变电阻区

^ip(mA)

(预夹断前)。

可变电阻区(b)恒流区也称饱和区(预夹断后)。(c)

夹断区(截止区)。(3)特性曲线①

输出特性曲线：i=f(ups)|ugs=constU

恒流区Gs=5VUGs=4VUGs=3V击穿区>uDs(V)(d)

击穿区。截止区②转移特性曲线：io=f(ugs)

|uos=const可根据输出特性曲线作出转移特性曲线。

例：作ups=10V的一条转移特性曲线：D

(mA)432“DS

(V)2|UGs=6VUGs=5VUGs=4VUGs=3V10VD

(mA)4321“Gs

(V)4

6UTDs

(V)一个重要参数——低频跨导gm:8m=△ip/△ugs

uns=const(单位mS)gm的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用。在转移特性曲线上，gm为曲线的斜率。在输出特性曲线上也可求出gm。源极S

栅

极

漏

极dodN+

NobP衬底S衬底b特点：当ugs=0时，就有沟道，加入ups,就有i。当ugs>0

时，沟道增宽，

i

进一步增加。当ugs<0

时，沟道变窄，i

减小。定义：2.N沟道耗尽型MOSFET在栅极下方的SiO₂层中掺入了大量的金属正离子。所以当

Ugs=0时，这些正离子已经感应出反型层，形成了沟道。夹断电压

(Up)——沟道刚刚消失所需的栅源电压ugs。ooadN沟道耗尽型MOSFET输出特性曲线的特性曲线转移特性曲线3、P沟道耗尽型MOSFETP沟道MOSFET的工作原理与N

沟道MOSFET

完全相同，只不过导电的载流子

不同，供电电压极性不同而已。这如同

双极型三极管有NPN型和PNP型一样。二

.MOS

管的主要参数(1)开启电压U(2)夹断电压Up(3)跨导gm:9m=△io/△ugsI

Uos=const(4)直流输入电阻Rgs——栅源间的等效电阻。由于MOs管栅源间有sio₂绝缘层，

输入电阻可达10⁹~1015。3.使用FET管的注意事项(1)

JFET的栅-源电压不能接反，但可在开路状

态下保存；MOSFET的存放必须将各电极之间

短路并用金属屏蔽包装。(2)

JFET可用万用表检测管子的质量，

MOSFET则需用专用仪器或带载测试。(3)焊接MOSFET时，烙铁、测试仪表必须接地良好。(4)为避免瞬态电压损坏器件，不允许在电源接通的情况下，装拆MOS

器件。七.复合管增加复合管的目的：扩大电流的驱动能力。Clb

lcbo

T₁

bo-2lee晶体管的类型由复合管中的第一支管子决定。复合PNP

型boβ≈β₁β₂CO复合NPN

型bolcT₂lelcTlelalelbT₁0C1

.

5

晶

闸

管一.晶闸管(单向)1.外形、结构和符号(a)

螺栓式

(b)

金属小圆壳

(c)

金属封装(d)

塑装(e)陶瓷封装

图16-1

单向可控硅外形与封装结构四层半导体

三个PN

结三个电极控制椴G阴极K:

从

N2引出控制极G:从

P2引出P1N1P2N2阳极A:

从P1引出阳椴AK阴极J1J2J3符号G控制极阳极K阴极(a)

(b)(c)工作原理实验电路图+

SS结论(1)晶闸管阳极接直流电源的正端，阴极经灯泡

接电源的负端，此时晶闸管承受正向电压。控制

极电路中开关S断开，如图(a)

所示。这时灯不

亮，说明晶闸管不导通。(2)晶闸管的阳极和阴极之间加正向电压，控制

极相对于阴极也加正向电压，如图(b)

所示。这

时灯亮，说明晶闸管导通。(3)晶闸管导通后，将图(b)

中的开关S断开，

灯仍然亮，这表明晶闸管继续导通，说明晶闸管

一旦导通后，控制极就失去了控制作用。②使导通的晶闸管关断的方法：A、减小阳极电流至一定值(维持电流)

B、切断阳极电源③晶闸管导通后门极便失去控制作用。①晶闸管导通的条件：A、在阳极和阴极之间加正向电压

B、同时在控制极加正触发电压总

结二者缺一不可2.晶闸管的伏安特性曲线IG增大

IG=0

A

断态0

UT反向特性晶闸管的特性曲线正向特性C

通态U

B

0UBRIH(VHLVT₁R₂56kS500μFVT₂R₃1002VDzC₃延时照明开关电路VD₁C₂250μFR₁560kSVD₂C₁0.47μF~220V第2章基本放大电路任务电子助听器电路1.放大电路的基本知识2.基本放大电路的组成和分析3.放大电路静态工作点的稳定4.共集电极放大电路5.共基极放大电路6.场效应管放大电路7.多级放大电路8.基本放大电路的频率特性放大——把微弱的电信号的幅度放大。一个微弱的电信号通过放大器后，输出电压或电流

的幅度得到了放大，但它随时间变化的规律不能变1.放大电路的基本知识一.放大的基本概念放大电路十U00信号源十u负载O二

.放大电路的主要技术指标1.放大倍数

衡量放大器的放大能力根据放大电路输入信号的条件和对输出信号的要求，放大器可分为四种

类型，所以有四种放大倍数的定义。(1)电压放大倍数定义为：Au=△uo/△ui(2)电流放大倍数定义为：Ai=△io/△i(3)功率放大倍数定义为：Ap=P₀/Pi十u信号源0负载OO十U0放大电路一

般来说，Ri越大越好。(1)

Ri越大，就越小，从信号源索取的电流越小。(2)当信号源有内阻时，Ri

越

大

，ui就越接近us。十

十u

R;放大电路

UO

0信号源

Ri

负载2.输入电阻Ri——从放大电路输入端看进去的等效电阻Ri=ui/i00输出电阻的定义：输出电阻可以衡量放大电路带负载的能力，R₀

越小，放大电路带负载的能力越强，反之则差。3.输出电阻Ro——从放大电路输出端看进去的等效电阻放大倍数随频率

变化曲线——幅

频特性曲线3dB带宽4.通频带AAm0.7Am上限截fH

止频率通频带：

fBw=fH-flfL

下限截

止频率2.2

基本放大电路的组成和分

析1.放大电路的基本组成三极管工作在放大区：发射结正偏，集电结反偏。放大原理：Ui

→Ib十十RcVccEBE+电压放大倍数RbVBBUCER放大元件ic=βis

,

工作在放大区，要保证集电结反

偏，发射结正偏。Cb2十RcRLCC单管共射极放大电路的结构及各元件的作用Cb1RbVBBO十U.1T各元件作用：使发射结正偏，并提供适当的静态

IB和

UBE。集电极电阻Rc,

将变化的电流

转变为变化的

电压。1O十T十U.基极电源与

基极电阻

BBRL集电极电源，

为电路提供能

量。并保证集

电结反偏。1各元件作用：耦合电容：电解电容，有极性，大小为10μF~50μFO十作用：隔直通交隔

离输入输出与电路

直流的联系，同时

能使信号顺利输入

输出。千

b2TRcRLVccR6VBB十U.b2十U0cc●+VccCb2TRL基本放大电路的习惯画法b1O十uVBB十u。O十

UT2.放大电路的基本分析方法直流(静态)分析(1)静态工作点———Ui=0时电路的工作状态由于电源的

存在，电路

中存在一组

直流量。Oui=0时

+UiTUCEQUBEQIEQ

RLIcQCb2Rb1b1IRc十

C(由于(IBQ,UBEQ)和(IcQ,UCEQ)分别对应于输入、输出特性曲线上的一个点，所以称为静态工作点。放大电路建立正确的静态工作点，是为了使三极管工作在线性这，设保证糖夸天点?/BUBEUCEUBEQ

UCEQIcQIBQQTBQ(2)静态工作点的估算画出放大电路的直流)将交流电压源短路，将电容开Cb1O

T

开路

十Ui

RL直流通路的画法：Rb

1

Co

+VccCb2开路十用估算法分析放大器的静态工作点(IBQ

、UBEQ

、IcQ

、UCEQ)画直流通路：°

+VccRb1

RcT

IcQ=βIBQUCEQ=Vcc-IcoRcRb称为偏置电阻，IB称为偏置电流。例：用估算法计算静态工作点。已知：Vcc=12V,Rc=4KQ,Rb=300KQ,β=37.5。解：Ico≈βlBQ=37.5×0.04=1.5mAUcEQ=Vcc-IcoRc=12-1.5×4=6V请注意电路中IB和Ic的数量级各点波形Rb1Uouo比ui幅度放大且相位相反E结

论

：(1)放大电路中

的信号是交直流共存，可

表示成：UBE=UBE+Ubeip=Ip+i,ic=Ic+icUCE=UcE+uce虽然交流量可正负变化，

但瞬时量方向始终不变(

2

)

输

出uo与输入ui

相比，

幅度被放大了，频率不变，

但相位相反。放大电路的交流(动态)分析(1)交流通路—

分析动态工作情况将直流电压源短路，将电容短路。短路R

交流通路蟾要输人信号ui)+短路Ui置零Rb1十TRc交流通路u

RbU0RL十(2)交流负载线输出端接入负载RL:不

影

响Q影响动态!0+

V

CCRcT

十uCb₂RL十U0T十u

RbUce=-ic(Rc//RL)=-ic

RL交流负载线

ic其中：R'L=RL//Rc十0RLRc交流量ic和uce有如下关系：Uce=-ic(Rc//RL)=-ic

Rí或ic=(-1/RL)uce即：交流负载线的斜率为：交流负载线的作法：①斜率为-1/RL

。(R'L=RL//Rc

)②经过Q

点。icVccRc①斜

率

为一1/R'L。②绎过Q

点

J/Rc)注意：交流负载线直流负载线uCEVcc(2)空的载线混有线流员载线点的运

动轨迹。交流负载线的作法：(3)非线性失真与Q的关系1)合适的静态工作点ib可输出

的最大

不失真

信号uCEUo2)Q

点过低→信号进入截止区ic信号波形uCEUo

称为截止失真称为饱和失真uCE截止失真和饱和失真

统称“非线性失真”3)Q

点过高→信号进入饱和区ic

信号波形Uo(4)放大电路的微变等效电路思路：将非线性的BJT

等效成一个线性电路条件：交流小信号1)三极管的共射低频微变等效电路在小信号情况下：iB△iB△UBEUBErbe=△uBE/△iBEicic△icic△uCEUCErce=0,ic=βiBUCE2)rbe的计算：rbe=3002+(1+β)26(mV)IEo(mA)3)简化的交流等效电路01)画出放大器的微变等效电路①

画出放大器的交流通路②

将交流通路中的三极管用微变等效电路代替

u(5)放大电路的交流分析°+VccCb2RL十u。I2)电压放大倍数的计算：心R'

=Rc//R负载电阻越小，放大倍数越小。lcRi=>

.Ri电路的输入电阻越大，从信号源取

得的电流越小，因此一般总是希望得到

较大的的输入电阻。3)输入电阻的计算：根据输入电阻的定义：=R

//re～be

。U4)输出电阻的计算：根据定义：所以：b

beC0例

1

共射放大电路如图所示。设：Vcc=12V,Rb=300kQ,Re=3kQ,RL=3kQ,BJT的β=50。0Ico=βIBQ=50×40μA=2mAUcEQ=Vcc-IcoRc=12V-2mA×3k=6V1、试求电路的静态工作点Q。解：R6Cb1

O十U.1RcCb2十u。°+V

ccRLT2、估算电路的电压放大倍数、输入电阻Ri和输出电雕R喻微变等效申路lb

cRo=Rc=3kQ。+VccRcCb2Cb1十

TRL

u。Ri=rbe//Rb≈rbe=9630O十

U.20e例2电路的输入波形如图所示，若输出电压的波形出现如下失真，是截止还是饱和失真?应调节哪个元件?如何调节?解：为截止失真。应减小Rb。Ui+Vcc2十RL

u。O十u02.3放大电路静态工作点的稳定1)温度对静态工作点的影响对于前面的电路(固定偏置电路)而言，静态工作点由UBE、β

和ICEo

决

定，这三个参

数随温度而变化。UBET变

β

变

>Ic变

Q

变JCEOiB50℃25TUBE(1)温度对UBE的影响ICEO温度上升时

,输出特性

曲线上移，

造成Q

点上

移。uCE总之：

T

IcT个

—

βic(2)温度对β值及ICEO的影响O

+VCCIcCb2T

十(1)结构及工作

原理2)静态工作点稳定的放大电路RbCb1

O十0选I2=(5~10)IBUBQ≈∴I₁≈I2Rb2VccRb1+Rb2E

RLI1IBUB稳定UBEQ=UBQ-

UEQ=UBQ-IEQ

Re由喻入特性曲线静态工作点稳定过程b2CUBQ≈CIcQ≈IEQ=UEQ/Re

=(UBQ-UBEQ)/ReIBQ=Ico/β(1)直流通道及静态工作点估算：电容开路，画出直流通道●RcTeRb₁R62UCEQ=Vcc-IcQRc-IEQRe0+Vco(2)动态分析：将电容短路，直流电源短路，画出电路的交

流小信号等效电路2RORi

Ri十icO十lbRc

R_RL=Rc//RLOORi

Ru;=

ibrbe+(1+β)i₆Reu₀=-βi,(Rc//R)liO十URb1beeR电压放大倍数：Rb2bR,=R'//Rb₁//R₂=[re+(1+β)R]//Rb1//Rb₂输出电阻：R

。=Rc输入电阻：思考：若

在Re两端并联电容Ce会对Au、Ri

、R₀有什么影响?CCTRLeRcCb2十U0Rb12.4共集电极放大电路1)结构：CCRL2)直流通道及静态工作点分析：0+Vcc

Vcc=I₃R,+UBE+IRRb

=IpR,+UBE+(1+β)IpRIBUCEUBETTpR

IE

Ic=βIBUCE=Vcc-IpR≈Vcc-IcR●3)动态分析(1)交流通道及微变等

效电路0+VcoC₂RLRs十Us十u。十URe

R“。.R

Ru₁=ibrbe+(1+β)i(Re//RL)

u。=(1+β)i,(Re//R)(2)电压放大倍数：li

lb

C

ibe

Oβi。e十uiR6十Us0

十Rs(3)输入电阻R=R'//R,=[rbe+(1+β)(R/R)]//RblO十

UR。(4)输出电阻RsR

二beeei=iRe+(1+β)ii₆Rb射极输出器的特点：电压放大倍数≤1,输入阻抗高，输出阻抗小。2、放在多级放大器的输出端，减小整个放

大器的输出电阻。1、放在多级放大器的输入端，提高整个放

大器的输入电阻。2、放在两级之间，起缓冲作用。射极输出器的应用2.5共基极放大电路·VcoUCE=Vcc-IcR.-IgR≈Vcc-Ic(R.+R)1)静态工作点直流通路：0+VccRRb₁R6₂2)动态分析画出电路的交流微变等

效电路(1)电压放大倍数u,=-ibrbeu。=-i₆

(R

//R)(2)输入电阻(3)输出电阻R

。=Rcu。三种组态的比较共集

共基R,//[ie+(1+β)(R.//R)]R输入电阻：R,1/re输出电阻：

R电压增益：βbe共射共栅CG组态D

SG●GS2.6场效应管放大电路三种组态共源CS

组态共漏CD组态GDDS(VDRDC₂1D十RLUoR3RsCsuS分压式自偏压共源放大电路4.3.

1共源极放大电路RsR₁R₂GSD

Ucs=Uc-UsID十RsURURs=IpRsRGGR3

R₂Uos=VoD-Ip(RD+RsVRD

DUGs=UG-UsUGS1例.

电路如图所示，R₁=2MQ,R₂=47kQ,R₃=10MQ,Rp=30kQ,Rs=2

kQ,VDD=18V,FET

的UGs(th)=-1V,Ioo=0.5mA,

试确定Q点。Ups=VpD-Ip(Rp+Rs)=8.1V解出Ip₁=1.59mA

>Ipo=0.|5mA不合理舍去故Ip=Ip2=0.3

mAip=f

uGs=常数G

ig

id

D十2.应用小信号模型法分析FET

放大电路FET低频小信号线性模型S

SFET

的小信号模型UdsYgmugUgs(2)CS放大电路的动态分析1)多级放大器的耦合

方我阻容耦合优点：·各级放大器静态工作点独立。O·输出温度漂移(零漂)比较小。+ui缺点：·不适合放大缓慢变化的信号。O

·不便于作成集成电路。第n级Anclb2b12u。OVcc

b22b3e2u。2.7多级放大电路第一级A1第二级A2O-uO-b1(2)直接耦合优点：·

电路中无电容，便于集成化。·可放大缓慢变化的信号。b11ui缺点：·各级放大器静态工作点相互影响。

·输出温度漂移严重。O

00T₂0十O

VEEVcce2c1e1多级放大电路耦合方式比较·直接耦合：低频特性好，集成度高；各级静态点

互相影响，零漂大。·

阻容耦合：各级静态点独立，零漂小，分立电

路中应用广泛；低频特性差，不利于集成。·变压器耦合：可实现阻抗变换，各级静态点独

立；低频特性差，不能集成。·

光电耦合：抗干扰能力强，集成光电耦合放大

电路有较强的放大能力。2)多级放大器的分析(1)两级之间的相互影响●后级的输入阻抗是前级的负载·前级的输出阻抗是后级的信号源阻抗注意：在算前级放大倍数时，要

把后级的输入阻

抗作为前级的负(2)电压放大倍数(以两级为例)A2Ro2Ri2u%2扩展到n级：A=A

·A₂RL负

载十

u。

llo

R。

AunO十02uu₁ORi(4)输出电阻Ro=Ron

(最后级)

(一般情况下)(3)输入电阻Ri=Ri1

(最前级)

(一般情况下)十uo1负载十U

0Ri₁u%2RLRi2ho22.8

放大电路的频率响应频率响应——放大器的电压放大倍数

与频率的关系Ay(f)=|Ay

I(f)∠φ(f)其中：|

A,I(f)称为放大器的幅频响应

φ(f)称为放大器的相频响应以前分析电压增益的方法

只限于中频段C₁、C₂、Ce

是大电容，容抗(1/wC)

很小，相当于短路；

Ci、Co

是小电容，容抗(1/wC)

很大，相当于开路。于是在中频区所得到的放大器在中频区：Au

和Ai为常数Ec

Rb

Rc10

RLRb2

Ree的交流通道是一个纯电阻性的(us

电路，故所求出的电路参数：Au

、Ri

、R₀等均为与频率无关1)

影响频率特性的主要因素(1)中频段Rs+(

2

)

低

频

段

：Ci,C₂阻

抗(1/wC)个→不能忽

略它们对输入和输出信号的分压作用而Ce阻抗(1/wC)

个

→对发射极电阻的旁路作用减

弱(

3

)

高

频

段

：Co、Ci的

容抗(1/wC),

不能

忽略它们对输入和输出信

号电流的分流作用在低频区：w↓→Au↓或Ai↓从而导致Au↓

或Ai↓→Au↓

或Ai↓十RLCeEcRe

C0ReRs+UsRb21

ibRbCio+1在高频区w

个

→

β

↓

→Au

↓或Ai↓在高频区：O

个→Au

↓或

Ai

b在中频区：Au

和Ai为常数在低频区：w↓→Au

↓或Ai↓RC阻容耦

合放大器√2Auo的0.707BW=△fo.7=fH-fi

或f

BW=△w0.7=WH-WL(W)f

和无为上、下限截止905

H(On)

频率-180-225

0

f-2703dB频

响Bwf应低频高颛应中应OLf01gA(jo)Q1dB

3dBBw

fφ(w)

fl

(

WL)

f

(W)H(ωH)-180°f其

中

：A,(0)=A,(jo)称为幅频特性

φ(の)称为相频特性RC阻容耦合放大

器的通频带2

)

单

级RC共射放大电路的频率特性放大器的增益是频率的函数BW=△fo.7=fH-f3)

多级放大电路的频率特性n级放大器的方框图Ui

Au1

Au2

Aun

Uo(f1,fl1)(fH2,fi

(fHn,fin)随着级数增加，通频带变窄。传声器

三级放大器

耳机任务电子助听器图3-17

电子助听器电路的原理框图图3-

18

电子助听器电路设计图第3章集成运算放大电路1.差分放大电路2.集成运算放大电路组成和特性分析3.集成运算放大电路的线性应用4.集成运算放大电路的使用常识什么是集成运算放大器?集成运算放大器

—

—

—高增益的直接耦合的集成

的多级放大器。集成电路的工艺特点：(1)元器件具有良好的一致性和同向偏差，因而特别有利于实现

需要对称结构的电路。(2)集成电路的芯片面积小，集成度高，所以功耗很小，在毫瓦

以下。(3)不易制造大电阻。需要大电阻时，往往使用有源负载。(4)只能制作几十pF以下的小电容。因此，集成放大器都采用

直接耦合方式。如需大电容，只有外接。(5)不能制造电感，如需电感，也只能外接。零漂现象：输入u₁=0时，,输出有缓慢

变化的电压产生。产生零漂的原因：由温度变化引起的。当温度

变化使第一级放大器的静态

工作点发生微小变化时，这

种变化量会被后面的电路逐

级放大，最终在输出端产生

较大的电压漂移。因而零点

漂移也叫温漂。零漂的衡量方法：将输出漂移电压按电压增益折算到输入端计算。直耦放大电路的特殊问题———零点漂移O十uiO用非线性元件进行温度补偿采用差动放大电路Au₂=100Au=10000若输出有1

V

的漂移

°电压。则等效输入有100

uV的漂移电压例如假设

Au₁=100,Rc₁b1T₁Re₁十uiO等效100uV3.减小零漂的措施第一级是关键一.结构：对

称

性

结

构即：β¹=B2=

UBE1=UBE2=UBEOR。R₆

0+U。T₁d十rbe1=rbe2=rbeUi1Rc1=Rc2=RcRb1=Rb2=RbVccR.OT₂3.1

差分放大电路R₆十

Ui₂ReEE十二.几个基本概念1)差动放大电路一般有两个输入端：双端输入

从两输入端同时加信号。单端输入

仅从一个输入端对地加信号。2)差动放大电路可以有两个输出

端。双端输出

从

C1和C2输出。单端输出

从

@4或C2对地输出。3)差模信号与共模信号差模信号：uia=U₁-U;2共模信号：差模电压共模电压总输出电4)共模抑制比u

。=ud+uuc

uicReO

一VEEUcE₁=UCE₂=Vcc-IcRc-(-0.7)U。=Uc₁-Uc₂=0u₁=U;2=0忽略Ib,有

：Ub1=Ub2=0V十三.差动放大电路的基本工